[发明专利]一种基于WSN的机床温度场监测及实时热误差补偿系统

摘要

本发明公开一种基于WSN的机床温度场监测及实时热误差补偿系统，包括依次相连的无线温度传感器节点、汇聚节点、控制中心、补偿信号接收装置和机床数控系统。所述基于WSN的机床温度场监测及实时热误差补偿系统通过安装在机床上的温度传感器对机床温度进行测量，通过模/数转换器模块和微控制单元模块得到实时状态参数；再通过无线网络发送数据至汇聚节点；汇聚节点收集多个温度传感器节点的实时数据，将数据汇总后传递至控制中心；控制中心利用热误差补偿模型计算出热误差补偿值，再通过无线网络将热误差补偿值发送到机床数控系统；机床数控系统根据热误差补偿值，利用坐标原点偏移原理调整机床相应运动轴的位置，从而实现误差实时补偿。

主权项

1.一种基于WSN的机床温度场监测及实时热误差补偿系统，包括机床数控系统，其特征在于：还包括WSN应用平台和基于WSN应用平台开发配套的应用系统；所述应用系统包括应用层、网络联络层、数据基础层；其中，数据基础层是应用平台获取数据、存储数据的场所，用于平台从无线传感器网络中的汇聚节点获取实时参数，同时构建机床切削过程的预测模型库和工艺数据库；所述WSN应用平台包括依次相连的无线温度传感器节点、汇聚节点、控制中心、补偿信号接收装置；所述无线温度传感器节点采集机床热关键点温度信息并将信息传输给汇聚节点，当对机床主轴系统进行温度场监测与热误差补偿时，温度传感器节点布置方式具体为：第三温度传感器节点放置在主轴端盖圆柱面的最下端、x轴正向最大坐标位置；第四温度传感器节点放置在主轴箱最下端的水平平面、y轴负向最大坐标位置；第二温度传感器节点放置在第四温度传感器节点的z轴正向上、与上轴承在同一水平直线的位置；另外，还要在床身上远离机床内部热源的任意位置布置第一温度传感器节点测量环境温度变化；所述汇聚节点收集多个温度传感器节点的实时数据，将数据汇总后传递至控制中心；所述控制中心利用从汇聚节点接收到的温度信号，通过人工神经网络智能算法分析节点间的参数特点对节点工作状态进行诊断，及时发现异常节点并发出警报，并通过热误差补偿模型计算出热误差补偿值，并通过无线网络将热误差补偿信号发送给补偿信号接收装置；所述补偿信号接收装置从控制中心接收热误差补偿信号，并将热误差补偿信号发送给机床数控系统；所述机床数控系统根据热误差补偿值调整机床相应运动轴的位置，从而实现热误差实时补偿。